基于应用场景的工业APP集成架构设计

引言

工业互联网APP(以下简称"工业APP")承载工业知识经验,有助于实现数据的自由流动与知识工作的自动化,重建我国自主工业技术和知识体系,为智能制造发展奠定基础[1]。国家出台了《国家软件和信息技术服务业十三五发展规划(2016一2020年)》《国务院关于深化"互联网+先进制造业"发展工业互联网的指导意见》《工业互联网APP培育工程实施方案(2018一2020年)》等一系列文件支持工业APP的培育,领域内服务企业纷纷开发和汇聚工业APP,工业APP受到了越来越多的关注和重视,发挥的作用也日益增强。

工业APP应用是工业APP价值输出的直接路径,工业APP的流通是构建开放的工业APP生态体系的关键,这些需要工业APP集成的支持。一方面,单个工业APP目标单一,只解决特定的问题,企业需要汇聚多种不同的工业APP综合满足需求:另一方面,工业APP流通的基础是工业APP在平台提供商与技术服务商之间实现工业APP交易平台和运营平台的汇聚。本文分析总结了若干工业APP汇聚和集成的场景,针对每种场景给出了工业APP的集成架构,以期促进工业APP的应用和流通,助力工业APP发展。

1相关技术

1.1工业APP

工业APP是基于工业互联网,承载工业知识和经验,满足特定需求的工业应用软件,是工业技术软件化的重要成果。到2020年,我国要培育30万个面向特定行业、特定场景的工业APP,全面覆盖研发设计、生产制造、运营维护和经营管理等制造业关键业务环节的重点需求。如图1所示,国内开发工业APP一般采用MVC模式,数据(Model)封装工业APP数据,并定义了操作和处理数据的逻辑规则:视图(View)将应用模型对象中的数据显示出来,并允许用户编辑数据:控制(Controller)负责用户视图和业务逻辑的协调控制。

传统工业软件和工业APP存在表1所示的差异。严格说,工业APP是工业互联网APP发展的一个前期阶段,是企业目前最有可能实现的APP形式,因此将工业互联网APP简称为工业APP有三个目的,一是体现了工业APP是工业互联网APP发展过程中最重要、最常见、最务实的阶段,二是强调开发工业APP的最终目的是工业互联网APP,三是与相关文件术语描述保持一致。

1.2软件集成

软件集成技术和实践已经非常成熟。从集成的层次来看,有数据集成、客户端集成、系统集成、过程集成等不同层次。从集成技术来看,有RPC、消息中间件、企业服务总线、REsTAPI等。企业在应用设计开发过程中也更加重视对集成接口的预留。

1.3工业APP集成

按照集成对象差异,工业APP的集成分为工业APP和技术对象的集成、工业APP之间的集成两种。工业APP与技术对象的集成是工业APP的关键技术之一,用于集成工业技术运行的工业软件、工业硬件、有数据交互的其他对象等使用环境,一般采用适配器的方式集成。本文的APP集成是指工业APP之间的集成。

工业APP的集成和传统工业软件存在多种差异,如表2所示。文献提出了基于封装技术和软件系统解耦的以云平台为载体的工业APP集成方案,只涉及到采用统一开发平台的工业APP之间的集成,没有考虑未采用统计开发平台的工业APP集成情况。

2工业APP集成场景分析

基于对工业APP开发、应用、流通等环节的分析,提出四种工业APP集成场景。

2.1平台汇聚场景

(1)场景定义:以服务资源汇聚为重点的平台将各行业、领域的工业APP汇聚到一起,形成统一的资源体系提供对外服务。

(2)场景描述:各类服务商基于自身的系统产品、应用领域,形成具有特色优势的工业APP。以服务资源汇聚为重点的平台聚合大量来自不同服务商的工业APP,优势互补,构建覆盖全面的服务供给体系。

(3)集成特点:在这一场景下,工业APP之间是相互独立的,用户以平台为统一入口使用购买的工业APP,本质是工业APP与平台的集成。平台不必要留存应用数据,但可保留基础的应用频率、时长等数据,实现平台对工业APP服务资源使用情况的统计。

2.2统一服务场景

(1)场景定义:将不同工业APP集成,形成统一的服务环境,对外提供服务。

(2)场景描述:一种情况是某行业、领域服务商,为补充自身的工业APP产品体系的完整性,将其他相关服务商互补的工业APP集成到自身的产品体系中,完善产品体系,形成统一品牌对外提供服务,或形成统一的解决方案。另一种情况是,在企业的集成项目中,系统集成商基于企业需求,将来自于不同服务商的工业APP按需集成,形成一体化的服务环境。

(3)集成特点:在这一场景下,工业APP之间不仅有统一入口,还要有统一的界面和服务逻辑,以提升产品使用流畅性和用户使用体验。

2.3数据互通场景

(1)场景定义:在统一服务环境的基础上,应用之间共享数据,实现优化资源配置。

(2)场景描述:解决相关问题的工业APPA、APPB、

APPC,工业APPA的部分输出数据作为工业APPB的输入数据,或工业APPC需要将工业APPA和工业APPB管理的资源统一调度,这些都是数据互通场景的示例。

(3)集成特点:在这一场景下,工业APP之间不仅要有统一入口、界面、服务逻辑,还要实现基于数据的互操作。

2.4应用协作场景

(1)场景定义:在统一服务环境的基础上,不同工业APP的功能之间协作解决新问题。

(2)场景描述:解决不同问题的工业APPA、APPB,工业APPA的a1功能和工业APPB的b1功能,作为工业APPC的功能组成部分,支持工业APPC解决新问题。

(3)集成特点:在这一场景下,工业APP之间不仅要有统一入口、界面、服务逻辑,还要实现功能集成。这对工业APP本身架构基础要求较高,在工业APP本身基于微服务架构建的条件下,方能在较为经济的前提下实现应用集成。

3面向不同场景的工业APP集成架构

针对不同场景工业APP集成的特点,提出相应的工业APP集成架构。由于集成技术本身已很成熟,本文仅给出集成功能架构图,未提供技术架构。

3.1平台汇聚场景

平台汇聚集成场景下,待集成对象可能是独立APP,也可能是拥有批量APP的平台,采用松耦合的集成架构,如图2所示。

如果待集成APP是独立APP,采用单点登录集成技术即可实现集成。如果待集成的是拥有批量APP的平台,在采用单点登录集成技术的基础上,还需实现对APP管理的集成。APP管理的集成,即APP的上架、审核、发布等的集成,最简单的方式是只有工业APP平台中发布的APP,才会被工业APP汇聚平台集成。此外,如工业APP平台本身提供工业APP的交易功能,可以按需增加订单管理集成功能。

3.2统一服务场景

统一服务场景下,APP之间有统一的GUI和服务逻辑,采用GUI集成架构,如图3所示。GUI集成包括界面风格、用词规范的统一及服务逻辑的设计。对于采用GUI集成架构的情况,不同工业APP分别运行在各自独立的应用程序空间。

3.3数据互通场景

对于数据互通场景,工业APP可以调用其他工业APP处理生成的数据,在单点登录集成、界面集成的基础上,针对互通数据,开放数据互操作API接口,如图4所示。

3.4应用协作场景

应用协作场景的工业APP集成本质是将工业APP功能拆分后的重新组合,属于系统细分功能集成,在工业APP本身架构基础较好的情况下经济性尚可,否则成本较高。基于微服务架构的工业APP集成架构如图5所示。

微服务架构灵活的服务调用、编排等可实现灵活的功能组合。

4结语

工业APP的集成是工业APP流通和应用环节中的常见需求,对构建完备的工业APP服务体系,提供全面的服务非常重要。本文分析总结了工业APP集成的平台汇聚、统一服务、数据互通、应用协作四个场景,针对平台汇聚场景设计了松耦合集成架构,针对统一服务场景设计了GUI集成架构,针对数据互通场景设计了数据互操作架构,针对应用协作场景设计了基于微服务的集成架构。企业在开发工业APP的过程中,不仅要考虑工业APP的功能需求,还要考虑工业APP的集成需求,尽量采用微服务架构构建灵活的工业APP,提高工业APP的复用性。